Krizi Hack: Mühendislik Öğrencileri DIY Vantilatör Craft

New York'un tek başına yeterli sayıda bulunmayan binlerce solunum makinesine ihtiyacı olduğu bildiriliyor. Medikal üreticiler üretimi artırdı. Savunma Üretim Yasası kapsamında faaliyet gösteren General Motors, Ağustos ayına kadar 000 birim 30 teslim edeceğini söyledi. Dyson ve Tesla gibi şirketler bile savaşa giriyor.

Ancak ABD'de kullanılan vantilatörler, her biri $ 5, 000 ila 5 0.000 $ arasında değişen sofistike, yüksek mühendisliğe sahip makinelerdir ve çok sayıda tedarikçiden çok sayıda özel bileşene ihtiyaç duyarlar - çoğu açık denizde, kısa kadrolu veya şu anda kilit altında olan

Pragmatik bir Kahverengi Mühendislik Okulu'ndaki öğrenciler, pragmatik bir alternatif olarak, hastane seviyesinde havalandırma sağlayan hazır parçalardan temel bir cihaz yarattı, ancak sadece birkaç yüz dolara mal oldu.

Ventilatörlerin temelleri oldukça basittir. Koronavirüs, havadan oksijeni kana aktaran membranları bloke eden akciğerlerde iltihaplanmaya neden olabilir. Başucu ventilatörleri, onları açmak için havayı akciğerlere itmeye yardımcı olur. Hasta daha fazla oksijen alır ve stabilize etme ve iyileşme şansına sahiptir.

Geçen yıl, Rice'ın Oshman Engineering Design Kitchen'da (OEDK) çalışan kıdemli bir biyo ve makine mühendisliği öğrencileri ekibi, manuel torba valf maskelerinin sıkıştırılmasını otomatikleştiren uygun maliyetli bir cihaz tasarladı ve inşa etti. BVM, bir yüz maskesine tutturulmuş esnek bir hava odasından oluşur. Torbayı sıkmak havayı tek yönlü bir kapaktan ve kendi başına nefes almakta zorlanan entübe hastaların akciğerlerine zorlar. Bu maskeler yaklaşık 70 yıldır kullanılmaktadır ve tipik olarak acil sağlık personeli tarafından taşınırlar. Her yıl tüm dünyada 100 milyondan fazla BVM üretilmektedir.

Ancak maskeleri tek seferde birkaç dakikadan fazla elle sıkmak zordur. Otomatik sistem bu görevi saatlerce gerçekleştirebilir. Öğrenciler, sistemi çalıştırmak ve programlamak için standart bir 25 motor ve $ 5 mikrodenetleyici kullandılar. Ünitenin “kompresörü”, torbayı periyodik olarak sıkan bağlı kürekler ile birlikte 3 D-baskılı plastik parçalardan yapılmış bir kremayer ve pinyon cihazıdır. Cihazın gelişmekte olan ülkelerdeki düşük kaynaklı hastanelerde veya portatif vantilatörlerin yetersiz olduğu acil durumlarda yararlı olacağını tahmin ettiler.

Şimdi, COVID-19 krizinin artmasıyla birlikte, erken prototip için planlar arayan üniversiteye talepler artıyor. Rice'ın OEDK personeli hızlı bir şekilde öğrenci prototipini tıbbi sınıf olarak tasarlanmış ve aynı zamanda tek kullanımlık kabul edilecek kadar ekonomik olan daha sağlam bir ApolloBVM ünitesine yükseltti.

ApolloBVM bazı 3 D baskılı ve lazerle kesilmiş parçalardan üretilmiştir, ancak çoğu bileşen çevrimiçi perakendeciler ve donanım mağazalarından kolayca elde edilebilir. Buna Servo City'den goBilda motorları, McMaster-Carr'dan dişliler ve bağlantı elemanları ve Mouser'dan elektrikli parçalar dahildir. Ambu temel BVM'yi yapar. Ve Amazon'dan satın alınan bir Arduino kartı, kullanıcıların hastalara hava dağıtım oranını ayarlamasını sağlayan programlamayı kolaylaştırır.

Otomatik BVM ünitesi, giriş seviyesi ticari vantilatörlerden bile önemli ölçüde daha düşük bir maliyet olan 250 dolardan daha düşük bir maliyetle üretildi.

Cihaz, standart bir düşük basınç giriş portu yoluyla duvar veya tank bazlı oksijeni barındırır. LCD ekran, kullanıcıların çalışma parametrelerini ayarlamasını ve sıkıştırmayı başlatmasını veya durdurmasını sağlar. Kontroller şu anda 5 ila 30 bpm ( 1 bpm artışlarla), 300 ila {{6} arasındaki hacimlere izin veren yetişkin, çocuk ve pediatrik ayarlara sahiptir. } ml ( 50 mL'lik artışlarla), değişken pozitif basınç ve ayarlanabilir inspiratuar: ekspiratuar oranlar. ApolloBVM, yaklaşık 14 × 16 × 7 inç boyutundadır. boyutundadır ve 10 lb'den daha hafiftir, bu da portatif başucu masasında kullanım için uygundur. 0010010 lt; 15 W güç çekişi ile 120 Vac ile güçlendirilmiştir.

Rice, ekibin 27 Mart ayında yeni bir prototip tamamladığını duyurduğundan, 50 'den fazla ülkeden yüzlerce klinisyen, mühendis, üretici ve kendin yap projesi proje hakkında bilgi istedi. ApolloBVM için açık kaynak planları çevrimiçi olarak yayınlanmıştır ve dünya çapında ücretsiz olarak mevcuttur.

Savunma Bakanlığı, ApolloBVM ile ilgilenen gruplardan biridir. ABD Donanması, çeşitli kurumları, yaygın olarak bulunan kaynaklarla hızla üretilebilen düşük maliyetli, mekanik bir havalandırma destek sistemi geliştirme önerileri sunmaya davet etti. OEDK'nin mühendislik tasarım süpervizörü Danny Blacker, “Bu, hazır tüm parçalarla olabildiğince basit” dedi.

Devam eden koronavirüs yayılımı ve dünyanın dört bir yanındaki ventilatör sıkıntısı, ApolloBVM daha az kritik hastalığı olan COVID-19 hastalarına standart hastane ventilatörünün kullanılabilirliğini beklerken yardımcı olabilir. “Acil hedef kritik olmayan COVID-19 hastalarını sabit tutacak kadar iyi çalışan ve daha kritik hastalar için daha büyük ventilatörleri serbest bırakan bir cihazdır” diyor OEDK genel müdürü Amy Kavalewitz.

Baylor Tıp Fakültesi acil tıp profesörü ve Rice mühendislik ekibinin danışmanı Dr. Rohith Malya “Bu, ventilatörlerin bittiği hastanelerde bir fark yaratacak” dedi. “Hızlı bir şekilde üretebilen bir üretim tesisi ile ilişkileri olanlar FDA acil kullanım izni almalıdır. Bunu yapmak için yerel olarak çalışıyoruz. ”

Yapay bir akciğerle yapılan laboratuvar testlerinde, en son prototip, cihaz kapatılana kadar 24 saat boyunca kesintisiz hava verdi. Bir sonraki adımlar, Texas Medical Center ile ortaklaşa insan hastalar ile test etmek ve hastane sınıfı bir cihazın üretimini artırmak isteyen üreticilerle çalışmaktır.